ES14016
Examensarbete 30 hp
Juni 2014
Scenarion och potential för
energieffektivisering i Uppsala
kommuns bostäder fram till år 2050
- Ett arbete inom Färdplan 2050 för ett
klimatpositivt Uppsala
Hanna Åkerlund
Teknisk- naturvetenskaplig fakultet UTH-enheten Besöksadress: Ångströmlaboratoriet Lägerhyddsvägen 1 Hus 4, Plan 0 Postadress: Box 536 751 21 Uppsala Telefon: 018 – 471 30 03 Telefax: 018 – 471 30 00 Hemsida: http://www.teknat.uu.se/student
Abstract
Scenarion och potential för energieffektivisering i Uppsala
kommuns bostäder fram till år 2050
Scenarios and potential of the energy efficiency in
Uppsala municipality housings to the year of 2050
Hanna Åkerlund
The purpose of this report is to examine the energy efficiency potential in Uppsala municipality
housings, from today to the year of 2050. The study includes both existing and future housings that will be built during these years. On behalf of Naturvårdsverket, Uppsala municipality cooperates with various organizations to produce an energy roadmap to the year 2050. The aim of the energy roadmap is to present a long-term plan on how the municipality should reach the environmental goals. The results from this report will be the foundation for the energy policy in the future.
The report includes three future scenarios; the reference-, actor- and potential scenario. The reference scenario describes a probable
development in energy use where spontaneous rate of energy efficiency measures is assumed. The actor scenario presents the effects of present and planned energy saving projects registered by local partners and the potential scenario shows the potential of reducing energy use in housings. Simulation and calculations showed a potential decrease of energy use by 64% in single-family houses, by 45% in apartment buildings and by 23% in future housings.
The conclusions of the report are, among others, that BBR´s demands on energy usage are too low to reach the environmental goals and that the energy declarations were not enough to survey the energy efficiency potential. Simulations show that the potential for energy efficiency in Uppsala municipality are large. Though, it requires more work concerning energy saving in both existing and future housing to be able to reach the goals.
Populärvetenskaplig sammanfattning
Syftet med detta examensarbete är att kartlägga potentialen för energieffektiviseringar i småhus och flerbostadshus i Uppsala kommun fram till 2050. Studien inkluderar både befintliga och framtida byggnader. Uppsala kommun arbetar tillsammans med flera olika organisationer i kommunen med att ta fram en ”Färdplan för ett klimatpositivt Uppsala år 2050” (kallad Färdplan 2050), detta med uppdrag av Naturvårdsverket. Målet med Färdplan 2050 är att ta fram en långsiktsprognos för hur Uppsala kommun kan minska utsläppen av växthusgaser med 45 % per invånare till år 2020 jämfört med år 1990. Detta för att sedan nå det långsiktiga målet, ett maximalt koldioxidutsläpp på 0,5 ton per invånare senast 2050. Resultaten från examensarbetet kommer ingå i Färdplan 2050 och på så sätt ligga till grund för kommunens framtida energipolitik.
I examensarbetet bestämdes tre olika framtidsscenarion: referens-, aktörs- samt ett potentialscenario. Referensscenariot beskriver en trolig utveckling av energianvändningen där en ”spontan” energieffektiviseringstakt på 0,4 % per år för småhus och 0,6 % per år för flerbostadshus antas. Aktörscenariot ska inkludera effekter av åtgärder som lokala aktörer genomför eller planerar att genomföra. För flerbostadshus innebär detta en energibesparing på 5,5 % och för småhus saknas ett riktat initiativ att göra mer än snittet i Sverige. Potentialscenariot var ämnat att baseras på energideklarationer gjorda i Uppsala kommun. Åtgärdsförslagen i energideklarationerna var tänk att ligga till grund för energieffektiviseringspotentialen. Det visade sig att åtgärdsförslagen inte var tillräckliga för att kartlägga den energieffektiviseringspotential som fanns i kommunen.
För att kartlägga potentialen för energieffektiviseringar i befintliga byggnader simulerades olika energieffektiviseringsåtgärder på ett antal typhus. Simuleringsprogrammet som användes var VIP-Energy. Simuleringarna resulterade i en potential att minska energiförbrukningen i småhus med 64 % och 45 % för flerbostadshus. Potentialen för framtida byggnader beräknades till ungefär 23 % för bostäder som byggs fram till 2030 och 22 % till år 2050.
Slutsatserna av arbetet är bland annat att BBR:s krav på energiförbrukning i byggnader är för låga för att nå klimatmålen. Simuleringarna av scenarion i LEAP visar att det finns en stor potential för energieffektiviseringar i Uppsala kommun. För att nå potentialen krävs dock mer energieffektiviseringsarbete, både i befintliga byggnader och för nybyggnationer.
Förord
Det finns många att tacka, utan er hjälp hade det här examensarbetet inte gått att genomföra. Min handledare på Uppsala universitet, David Lingfors, som alltid har ställt upp genom att svara på frågor och bolla idéer. Min ämnesgranskare och examinator på Uppsala universitet, Joakim Widén och Petra Jönsson. Jag vill även tacka projektgruppen för energieffektiva bostadsrättsföreningar för att jag har fått delta på era möten och därmed fått en inblick i hur ni jobbar och vilka mål ni har med projektet. Tack till Stina Byfors som stöttat mig vid simuleringar i LEAP och förklarat modellen. Tack till övriga som arbetat med Färdplan 2050. Ett tack ska även riktas till Eric Pålsbring som hjälp mig med korrekturläsning av rapporten samt till Klara Klingborg som opponerat på arbetet.
Jag vill även passa på att tacka min mamma, pappa och syster som stöttat mig genom hela studietiden och framförallt alla vänner på universitetet, utan er hade jag aldrig nått så här långt!
TACK!
Hanna Åkerlund Uppsala, maj 2014
Vanligt förekommande begrepp
Atemp Den totala golvarean i byggnaden som är
uppvärmd till minst 10°C.
Klimatskal Byggnadskomponenter som skiljer
inomhusmiljö från utomhusmiljö. Exempelvis ytterväggar, platta på mark, fönster.
g-värde Koefficienten av den totala transmitterade
solenergin genom exempelvis ett fönster, anges i procent.
U-värde Värmegenomgångskoefficient, anges i W/m2*K.
U-värdet anger hur mycket värme som kan flöda genom ett material. Ett högt U-värde innebär att mycket värme kan flöda genom materialet.
ST-värde ST står för solenergitransmissionen, den direkt
instrålande solenergin genom exempelvis ett fönster.
Köldbryggor Del av klimatskalet där värmeledningsförmågan
är högre än i övriga klimatskalet. Detta på grund av att en konstruktionsdetalj har kontakt med utsidan vilket gör att värme kan ledas inifrån och ut.
Självdrag Metod för ventilation av hus utan fläktar. Den
varma luften i huset stiger och leds ut via ventiler, ett undertryck skapas i byggnaden och luft sugs in genom ventiler och otätheter i klimatskalet.
F-system Frånluftsventilation.
FT-system Från- och tilluftsventilation.
FTX-system Från- och tilluftsventilation med
värmeåtervinning. Värmen i frånluften
återanvänds i en värmeväxlare genom att värma tilluften.
Boverkets byggregler (BBR) Regler och allmänna råd om hur svenska byggnader ska konstrueras. Exempelvis finns föreskrifter om den maximala
energianvändningen för nybyggnationer eller vid ombyggnationer.
Energideklaration Dokument som ger information om en byggnads
energianvändning, lämpliga energieffektiviserings-åtgärder m.m. Syftet är att främja en effektiv energianvändning och en god inomhusmiljö.
Innehåll
1 Introduktion ... 3
1.1 Bakgrund ... 3
1.2 Syfte och mål ... 4
1.3 Frågeställningar ... 4
1.4 Scenarion för framtidens energianvändning ... 4
1.5 Avgränsningar ... 5
1.6 Metod ... 5
1.7 Rapportens disposition ... 6
2 Verktyg och källor ... 6
2.1 Excel ... 6 2.2 VIP-Energy ... 6 2.3 LEAP... 7 2.4 Energideklarationer från Boverket ... 7 3 Typhus ... 8 3.1 Småhus... 8 3.1.1 Platta på mark/källargolv ... 8
3.1.2 Total uppvärmd area (Atemp) ... 9
3.1.3 Ytterväggar ...10
3.1.4 Källarväggar ovan och under mark ...10
3.1.5 Fönster ...12
3.1.6 Tak ...12
3.1.7 Ventilationssystem och luftomsättning ...13
3.2 Flerbostadshus ...14
3.2.1 Platta på mark/källargolv ...14
3.2.2 Total uppvärmd area (Atemp) ...15
3.2.3 Ytterväggar ...15
3.2.4 Källarväggar ovan och under mark ...16
3.2.5 Fönster ...17
3.2.6 Tak ...18
3.2.7 Ventilationssystem och luftomsättning ...18
4 Simuleringar i VIP-Energy ...19
4.1 Antaganden för uppbyggnad av typhus ...19
5 Befintliga bostadsbeståndet i Uppsala kommun ...21
6 Framtida byggnader ...22
7 Åtgärdsförslag ...22
7.1 Styr- och reglertekniska åtgärder ...23
7.1.1 Byte av termostatventiler ...23
7.1.2 Injustering av värmesystem ...23
7.1.3 Sänkning av inomhustemperatur ...23
7.2 Installationstekniska åtgärder ...24
7.2.1 Installation av energisnål belysning ...24
7.2.2 Byte av vitvaror i tvättstuga ...24
7.2.3 Snålspolande vattenarmaturer...24
7.3.3 Tilläggsisolering av fasad...26
7.3.4 Tilläggsisolering av källarväggar ...27
7.3.5 Tilläggsisolering av vindsbjälklag ...28
7.3.6 Tätning av ytterdörrar och fönster ...28
8 Scenarion ...28 8.1 Referensscenario ...28 8.2 Aktörscenario ...29 8.3 Potentialscenario ...30 9 Resultat ...30 9.1 Simuleringar ...30 9.2 Energieffektiviseringspotential från simuleringar ...33
9.2.1 Styr- och reglertekniska åtgärder ...33
9.2.2 Installationstekniska åtgärder ...34
9.2.3 Byggnadstekniska åtgärder ...35
9.3 Energideklarationer ...37
9.4 Energieffektiviseringspotential för befintliga byggnader ...40
9.5 Energieffektiviseringspotential för framtida byggnader ...42
9.6 LEAP-modellering av scenarion...44
10 Känslighetsanalys ...46
10.1 Val av typhus ...46
10.2 Fördelning av antalet byggnader ...47
11 Diskussion ...47 11.1 Antaganden ...47 11.2 Simuleringar ...48 11.3 Energideklarationer ...48 11.4 Energieffektiviseringsåtgärder ...49 11.5 Resultat ...50 12 Slutsats ...50 Litteraturförteckning ...53
1
Introduktion
I enlighet med FN:s ramkonvention för klimatförändringar har Sveriges riksdag beslutat att halten av växthusgaser i atmosfären ska stabiliseras på en nivå sådan att människans påverkan på klimatsystemet inte blir farlig. Målet är att den globala medeltemperaturen inte ska bli mer än 2 °C högre jämfört med förindustriell nivå. Ur detta mål har ett koncentrationsmål härletts. Koncentrationsmålet innebär att halten växthusgaser i atmosfären inte bör överskrida 400 ppm koldioxid-ekvivalenter (Naturvårdverket 2012, s. 9).
Kommunfullmäktige i Uppsala har beslutat om att utsläppen av växthusgaser ska vara 45 % lägre per invånare år 2020 jämfört med år 1990. Det långsiktiga målet är att år 2050 ha ett maximalt koldioxidutsläpp på 0,5 ton per invånare i kommunen vilket motsvarar en sänkning av koldioxidutsläppen med 80-90 %. År 2012 hade Uppsala kommun ett utsläpp av koldioxid på 6,8 ton per invånare. Därmed inses att stora åtgärder krävs för att nå de uppsatta målen (Larsson 2012).
1.1
Bakgrund
Naturvårdsverket har på uppdrag av regeringen tagit fram en färdplan mot ett Sverige utan nettoutsläpp av växthusgaser till år 2050. Utifrån de nationella målen arbetar Uppsala kommun tillsammans med flera stora bolag och aktörer, såsom Vattenfall, Uppsalahem, Sveriges Lantbruksuniversitet, Uppsala universitet och Landstinget med att ta fram en egen färdplan för ett klimatpositivt Uppsala år 2050 (vidare kallad Färdplan 2050). I arbetet med att ta fram Färdplan 2050 ingår att utreda vilken potential olika åtgärder har för kommunens energisystem och klimatpåverkan, både vad det gäller användning och tillförsel av energi. Viktiga områden som har identifierats för färdplansarbetet är bl.a. solenergi, transporter och energi-effektivisering i byggnader.
Detta examensarbete ingår som en del i arbetet med Färdplan 2050 och ämnar kartlägga potentialen för energieffektiviseringar för små- och flerbostadshus i Uppsala kommun. Genom att analysera energideklarationer över byggnader i kommunen kan flera typhus identifieras och sedan kan möjliga
energieffektiviseringsåtgärder kartläggas. Olika framtidsscenarion för
energianvändningen i byggnader simuleras fram till 2050 i LEAP (se kapitel 2 för förklaring). Resultaten från arbetet blir en viktig pusselbit i kommunens färdplansarbete. Examensarbetet följs av flera fokusgrupper inom arbetet med färdplanen. Resultaten från arbetet kommer att ingå i Färdplan 2050 och därmed ligga till grund för kommunens framtida energipolitik. Arbetet utförs inom forskargruppen Built Environment Energy Systems Group (BEESG) vid institutionen för Teknikvetenskaper på Uppsala universitet.
1.2
Syfte och mål
Syftet med examensarbetet är att kartlägga energianvändningen samt potentialen för energieffektiviseringar i flerbostadshus och småhus i Uppsala kommun för olika framtidsscenarion. Målet är att detta ska göras fram till år 2050 vilket innebär att både befintliga och framtida bostäders energieffektiviseringspotential ska utredas.
1.3
Frågeställningar
Nedan följer de frågeställningar som examensarbetet önskar att besvara.
- Kan energideklarationerna användas som ett verktyg för att bedöma energieffektiviseringspotentialen i Uppsala kommun?
- Hur stor är energieffektiviseringspotentialen (angett i procentuell minskning per år, jämfört med dagens energiförbrukning) i Uppsala kommun för befintliga samt framtida bostäder?
- Hur stor kommer energiförbrukningen att vara (angett i MWh per invånare) för bostäder i de olika framtidsscenariona fram till år 2030 och sedan till år 2050?
1.4
Scenarion för framtidens energianvändning
Beroende på hur energianvändningen utvecklas i framtiden finns olika framtidsscenarion. Att sia om framtiden är svårt, men utifrån hur läget ser ut idag kan olika scenarion tas fram för att visa hur framtiden skulle kunna se ut. Ett av målen för Färdplan 2050 är att ta fram vad som sker vid olika scenarion i framtiden. Första målet är att se vad som sker eller kan ske fram till år 2030 och därefter utöka tidshorisonten till år 2050. I Färdplan 2050 presenteras fyra scenarion. Två referensscenarion där ett av dem är basscenario (business-as-usual) och det andra ett referensscenario som baseras på om Naturvårdsverkets föreslagna åtgärder genomförs. De övriga två scenariona är så kallade aktör- och potentialscenarion. I detta projekt kommer antaganden för de två referensscenariona inte skilja sig, vilket gör att bara ett referensscenario presenteras som en kombination av båda. Här presenteras kort vad de olika scenariona innebär och vilka antaganden som gjorts för dessa. En mer detaljerad förklaring presenteras senare i kapitel Scenarion.
- Referensscenariot beskriver en trolig utveckling av energianvändningen och klimatpåverkan alltså ett ”business-as-usual” scenario.
- Aktörsscenariot bygger på effekten av åtgärder som lokala aktörer genomför eller planerar att genomföra.
- Potentialscenariot baseras på potentiella eller möjliga åtgärder för att nå de långsiktiga klimat- och energimålen.
1.5
Avgränsningar
För simuleringar i VIP-Energy (se kapitel 2 för förklaring) är det klimatskalet på byggnaderna som utgör den tekniska systemgränsen. Delar av byggnaderna så som ytterdörrar, snedtak, stödbensväggar, bjälklag ovan ouppvärmd källare m.m. har inte tagits med i simuleringarna.
En annan viktig avgränsning för projektet är att skilja på värmebehov och specifik energianvändning. I Figur 1 nedan presenteras skillnaderna för dessa. För vissa byggnader är det inte någon skillnad på värmebehovet och den specifika energianvändningen men exempelvis om en byggnad har en värmepump blir det skillnad. Ponera att en byggnad har en värmepump, förenklat kommer den specifika energianvändningen bli en tredjedel av värmebehovet. Detta då en kilowattimme el blir ungefär tre kilowattimmar värme efter värmepumpen.
Figur 1. Systemgränser för olika definitioner av energi i en byggnad.
Den geografiska gränsen för projektet utgörs av Uppsala kommuns gräns. Projektet baseras på uppbyggnad av sex stycken typhus för småhus och sex stycken för flerbostadshus. Typhusen kategoriseras utifrån byggnadsår och uppbyggnad. Simulering av typhusen baseras på genomsnittliga areor och U-värden för byggnadsårsintervallen.
1.6
Metod
Tillgängligt vid genomförandet av examensarbetet fanns en köpt databas från Boverket med energideklarationer från 7900 små- och flerbostadshus i Uppsala kommun (Boverket 2013a). En förstudie kring tillförlitligheten hos databasen genomfördes som ett första steg i arbetet. Efter denna utredning och sortering
Genom att analysera energideklarationer över byggnader i kommunen kunde flera typhus identifieras. Typhusen simulerades i programvaran VIP-Energy för att beräkna typhusens energiförbrukning. Därefter simulerades olika energieffektiviseringsåtgärder i samma programvara för att beräkna energieffektiviseringspotentialen för typhusen. Resultaten av detta modelleras i olika scenarion fram till år 2050 i programvaran LEAP. En del av examensarbetet är således också att bestämma dessa scenarier. Även framtida byggnader inkluderades. Detta genom att utreda vilka framtida byggregler som ska appliceras på nybyggnationer, och därefter se vilka åtgärder som kan komma att utföras. Efter 2020 blir det svårare att sia om hur byggreglerna kommer att se ut, men genom att läsa den nationella färdplanen och energimyndighetens långtidsprognoser kunde kvalificerade gissningar om utvecklingen göras.
1.7
Rapportens disposition
Inledningsvis kommer verktyg, källor och metoder att beskrivas som grund för definitionen av typhus. Efter definitionen av typhusen presenteras i kapitel 4 till 6 antaganden samt information om bostadsbeståndet i Uppsala kommun där både befintliga och framtida bostäder inkluderas. Därefter finns en beskrivning av åtgärdsförslagen för energieffektiviseringar i kapitel 7. Åtgärdsförslagen baseras på energideklarationer gjorda för Uppsala kommun av Boverket (2013a). Sedermera definieras framtidsscenarierna och potentialen för energieffektiviseringar presenteras i kapitel 8 respektive kapitel 9. Slutligen följer i kapitel 10 till 12 en kortare känslighetsanalys, diskussion och slutsats.
2
Verktyg och källor
Under projektets gång har flera typer av verktyg används. Simuleringsverktygen Excel, VIP-Energy och LEAP är exempel på sådana. Den huvudsakliga källan som har varit betydande för projektet är Energideklarationer från Boverket (2013a). Några svårigheter och problem som uppstod med energideklarationerna presenteras i kapitel 2.4.
2.1
Excel
Excel är ett kalkylprogram som ingår i Microsoft Office paketet. Excel har, i det här projektet, använts till behandling av data, redovisning av diagram och till tabeller. Energideklarationerna från Boverket (2013a) lämnades ut som en Excelfil, vilket gjorde att Excel var ett självklart verktyg att fortsätta arbeta med.
2.2
VIP-Energy
VIP-Energy är ett simuleringsprogram som kan användas vid beräkning av energiprestanda i byggnader. Genom att bygga upp en byggnad kan till exempel VIP-Energy simulera energiflöden in och ut ur byggnaden på timbasis under ett år (StruSoft 2014).
VIP-Energy har i detta projekt används vid simuleringar av typhusen. Först för att få fram typhusens energiflöden och sedan för att beräkna hur stor energibesparing olika energieffektiviseringsåtgärder ger.
2.3
LEAP
LEAP står för ”Long-range Energy Alternatives Planning System” och är ett program som är utvecklat av Stockholm Environment Institute, SEI. LEAP är ett simuleringsverktyg som kan användas för att undersöka energisystem lokalt, regionalt och globalt. LEAP kan simulera effekten av politiska beslut och åtgärder (SEI 2014). LEAP har en scenariofunktion i vilken användaren kan jämföra kostnad, miljöpåverkan och energibehov för flera olika skapade scenarion. Simuleringsprogrammet används vanligtvis till medellånga eller långa studier (ca 20-30 år). Vanligtvis inkluderar en LEAP-simulering en historisk period men även framtida scenarion (Lantto 2014, s. 13).
I projektet Färdplan 2050 används LEAP för att simulera de olika framtidsscenariona. Färdplan 2050 baseras på historisk data och antaganden om hur framtidsutvecklingen kommer att se ut. Även för detta projekt kommer resultaten att föras in i LEAP-modellen som tagits fram för Färdplan 2050. På så sätt kommer resultatet från detta projekt bidra till Färdplan 2050. LEAP-modellen kommer dessutom att användas för att grafiskt redovisa potentialen för energieffektiviseringar i Uppsala kommun.
2.4
Energideklarationer från Boverket
Utgångspunkten för detta projekt är alla av Boverket gjorda energideklarationer för Uppsala kommuns småhus och flerbostadshus fram till juni 2013. En stor del av arbetet var, till en början, att sortera och strukturera informationen från energideklarationerna. Som tidigare nämnts fanns informationen från energideklarationerna i en stor Excelfil. Energideklarationerna innehåller även information om byggnaden, så som energiförbrukning, uppvärmningssystem,
byggnadsår, byggandes egenskaper, Atemp, rekommendationer för
kostnadseffektiva energieffektiviseringsåtgärder och elförbrukning. Varje byggnad har även ett eget nummer, ett så kallat fastighets-id. Ett av problemen var att det fanns dubbletter på många av byggnaderna i Excelfilen. Detta berodde på att om en byggnad hade fler än ett åtgärdsförslag för energieffektivisering så presenterades detta på en ny rad i Excel. Denna nya rad innehöll samma information om byggnaden förutom att ett annat åtgärdsförslag var inlagt. För att få ut information från energideklarationerna måste dessa dubbletter plockas bort för att inte en byggnad skulle dubbelräknas.
Ett annat problem med energideklarationerna är så kallad samdeklarering. En samdeklarering innebär att flera byggnader kan deklareras samtidigt på samma deklarationsblankett, om byggnaderna ser någorlunda lika ut. Detta kan vara
deklarationen. Var och en av byggnaderna har då ett varsitt husnummer men samma fastighets-id. Detta gör att det, vid summering av energiförbrukningen, ser ut som att varje byggnad har lika stor energiförbrukning som alla de samdeklarerade byggnaderna totalt har tillsammans. Informationen från energideklarationerna kan således inte användas direkt, utan måste först modifieras för att relevant data skall fås ut.
3
Typhus
För att kunna utvärdera bostadsbeståndet i Uppsala kommun måste ett antal typhus definieras. Ett typhus är en fiktiv genomsnittlig byggnadskonstruktion med specifika egenskaper typiska för byggnadsperioden. Genom historien har byggnader konstruerats och byggts på olika sätt vilket gör att en uppdelning av typhus beroende på byggnadsår är lämplig. När typhusen har definierats kan simuleringar av olika energieffektiviseringsåtgärder, för respektive typhus, genomföras och mängden energi som skulle kunna sparas i Uppsala kommun
beräknas. Typhusen definieras för att simuleringar om
energieffektiviseringspotentialen ska kunna genomföras. En stor del av arbetet var att definiera typhusen vilket gör att en stor del av rapporten är tillägnad detta.
I denna del av rapporten redovisas information om klimatskalet så som areor, U-värden, vilken typ av ventilationssystem som är den vanligaste för de olika tidsperioderna samt luftomsättningen per timme. De två byggnadskategorierna: småhus och flerbostadshus redovisas var för sig. Inputvärden till alla figurer i denna del av rapporten redovisas i Bilaga 1. Även data från Boverkets rapport (2010) presenteras i detta kapitel av rapporten. I rapporten från Boverket har resultaten baserats på en urvalsundersökning. I en urvalsundersökning finns en statistisk osäkerhet, vilken anges som konfidensintervall i Figur 2 till Figur 15. Konfidensintervallen har beräknats för 95 % nivån. Detta innebär att sannolikheten för att intervallet täcker in det sanna värdet är 95 % (Boverket 2010, s. 15).
3.1
Småhus
Typhusen för småhus är uppdelade efter byggnadsår med ett intervall på 10 till 15 år. Boverket (2010) har delat upp typhusen som hus byggda fram till år 1960, hus byggda mellan 1961-1975, 1976-1985, 1986-1995 och 1996-2005. Typhusen baseras främst på Boverkets (2010) redovisade data men för småhus byggda efter 2005 är viss information om typhuset hämtat från Björk, Nordling och Reppen (2009). Där har konstruktionen av väggar, tak och golv för typhuset byggts upp i VIP-Energy och U-värden på respektive del har hämtats från resultaten och förts in i Figur 2 till Figur 8.
3.1.1 Platta på mark/källargolv
Småhusens yta har ökat successivt efter 2005 (Björk et al. 2009, s. 199), vilket gör det rimligt att anta att småhusens golvyta efter 2005 fram till idag har ökat.
Enligt energideklarationerna är den genomsnittliga golvytan för småhus byggda efter 2005 fram till idag 190 m2 (Boverket 2013a). Många av dessa småhus är
inte enplansvillor, vilket betyder att plattan på mark/källargolv är mindre än Atemp. Arean för platta på mark/källargolv för denna byggnadsperiod antas till 90
m2 då genomsnittshuset idag byggs med två våningar. Nedan i Figur 2
presenteras genomsnittliga U-värden och areor för platta på mark/källargolv för de olika typhusen.
Figur 2. Genomsnittliga U-värden och areor för platta på mark/källargolv för småhus för de olika typhusen.
* Beräknat U-värde i VIP-Energy baserat på konstruktionsritningar i Björk et al. (2009, s. 215), övriga värden från Boverket (2010).
För de äldsta typhusen är konfidensintervallen stora, vilket beror på att U-värden för dessa byggnader har en stor variation. Att U-värdet för typhus byggda före 1960 är lägre än senare byggda typhus beror på att fler av husen byggda före 1960 har källare (Boverket 2010, s. 19). När ett hus är byggt med källare kommer marken isolera, trots att källargolvet är oisolerat, vilket sänker U-värdet. För typhuset byggt efter 2005 finns inget beräknat konfidensintervall.
3.1.2 Total uppvärmd area (A
temp)
För vidare beräkningar av vissa energiförluster så som luftläckage och ventilationsförluster behövs den totala uppvärmda arean för typhusen. I Tabell 1 presenteras den genomsnittliga Atemp för typhusen i kategorin småhus. Atemp har
beräknats genom att den totala arean för alla byggnader inom respektive byggnadsperiod i Sverige dividerat på det totala antalet byggnader. Data har hämtats från Boverket (2010, s. 19). 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0 20 40 60 80 100 120 140 -60 61-75 76-85 86-95 96-05 *06- U -vä rde [W /m 2*K] A re a [m 2/s må hu s] Area U-värde
Tabell 1. Genomsnittliga areor (Atemp) för de olika husen i kategorin småhus (Boverket 2010, s. 19).
*Genomsnittligt värde från energideklarationerna (Boverket 2013a).
Byggnadsår Atemp/typhus
-60 172,6 61-75 164,0 76-85 140,6 86-95 123,4 96-05 142,9 *06- 190,9
För typhuset byggt från 2006 fram till idag har det genomsnittliga värdet på
Atemp tagits fram från energideklarationer gjorda för Uppsala kommun (Boverket
2013a).
3.1.3 Ytterväggar
I Figur 3 redovisas genomsnittliga värden och areor för de olika typhusen. U-värdet för typhuset byggt efter 2005 fram till idag är beräknat i VIP-Energy från konstruktionsritningar av ytterväggen i Björk et al. (2009, s. 215). Typhusets area för samma period är ett approximerat värde från energideklarationer, litteratur (Björk et al. 2009, s. 199) och trender (Boverket 2010).
Figur 3. Genomsnittliga U-värden och areor för ytterväggar på småhus för de olika byggnadsåren. *Beräknade värden från VIP-Energy baserat på konstruktionsritningar i Björk et al. (2009, s. 215), övriga värden från Boverket (2010).
3.1.4 Källarväggar ovan och under mark
U-värdet för väggar under mark är lägre än U-värdet ovan mark, vilket beror på att marken isolerar. Ju längre ner under marknivån väggen är placeras desto mer isolerar marken och därmed sänks U-värdet. I Figur 4 och Figur 5 redovisas genomsnittliga U-värden och areor för källarväggar ovan och under mark för respektive typhus. 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 -60 61-75 76-85 86-95 96-05 *06- U -vä rde [W /m 2*K] A re a [m 2/s må hu s] Area U-värde
Figur 4. Genomsnittliga U-värden och areor för källarväggar ovan mark för de olika typhusen. * Korrigerat U-värde då det ger orimliga värden i simuleringar.
** Uppskattade och beräknade värden, övriga värden från Boverket (2010).
Det är svårt att uppskatta värden för småhus byggda efter år 2005 fram till idag då ingen information finns om detta. De värden som redovisas för byggnadsperioden 2006 fram till idag är approximerade värden utifrån trender och litteratur. Antaganden grundar sig på att byggnader blir mer energieffektiva och därmed byggs med lägre U-värden för klimatskalet. U-värdet för typhuset som är byggt mellan år 1996 och 2005 var 1,3 W/m2*K men detta gav ett
orimligt värde för den totala energiförbrukningen i typhuset. Därför är U-värdet satt till samma värde som typhusen innan och efter, vilket var 0,5 W/ m2*K. Det
anses vara ett rimligt antagande då det inte finns någon anledning att U-värdet för det typhuset skulle vara sämre.
Figur 5. Genomsnittliga U-värden och areor för källarväggar under mark för de olika typhusen. *Uppskattade och beräknade värden, övriga värden från Boverket (2010).
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 0 10 20 30 40 50 60 70 -60 61-75 76-85 86-95 *96-05 **06- U -vä rde [W /m 2*K] A re a [m 2/s må hu s] Area U-värde 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 -60 61-75 76-85 86-95 96-05 *06- U -vä rde [W /m 2*K] A re a [m 2/s må hu s] Area U-värde
3.1.5 Fönster
För småhus som byggts senare än 2005 antas att typhuset har treglasfönster med isolerruta (Björk et al. 2009, s. 196). Fönstren har ett U-värde på 1,7
W/m2*K (Pilkington 2012), vilket innebär att fönstren för dessa byggnadsår har
det lägsta U-värdet. Den genomsnittliga totala fönsterarean för det nyaste typhuset har beräknats med hjälp av energideklarationer, litteratur och uppskattning av trender till 30 m2. Genomsnittliga U-värden och areor för de
olika typhusen presenteras i Figur 6.
Figur 6. Genomsnittliga U-värden och areor för fönster på småhus för de olika typhusen. *Beräknade värden av fönsterarea från Björk et al. (2009) och U-värden från Pilkington (2012), övriga värden från Boverket (2010).
Om energibehovet skall utredas krävs det även att mängden tillförd energi är känd. Något som bidrar till mängden tillförd energi är solinstrålningen. Beroende på vilket väderstreck ett fönster är placerat kommer solinstrålningen att variera. Exempelvis har ett fönster på en söderfasad en större mängd tillförd energi, i form av solinstrålning, än ett fönster på en nordfasad. På grund av detta måste fördelningen mellan fönsterareor och väderstreck vara känd. I Tabell 2 redovisas andelen av den antagna fönsterarean för de olika väderstrecken. Denna fördelning antas för samtliga typhus i kategorin småhus.
Tabell 2. Andel av fönsterarean för olika väderstreck för småhus (Boverket 2010, s. 27).
Väderstreck Söder Norr Väster Öster
Andel av total fönsterarea [%] 28 22 25 25
3.1.6 Tak
I denna kategori ingår horisontella vindsbjälklag, stödbensväggar och snedtak. Figur 7 redovisar genomsnittliga U-värden och areor för takkonstruktionerna för de olika typhusen. U-värdet har förbättrats under tidens gång men ligger på ungefär samma värde för byggåren 1986-2005. En anledning till detta skulle kunna vara att vissa av de äldre byggnaderna har tilläggsisolerats (Boverket 2010, s. 28). 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 0 5 10 15 20 25 30 35 -60 61-75 76-85 86-95 96-05 *06- U -vä rde [W /m 2*K] A re a [m 2/s må hu s] Area U-värde
Figur 7. Genomsnittliga U-värden och areor för tak på småhus för de olika byggnadsåren.
*Beräknade värden från VIP-Energy baserat på konstruktionsritningar i Björk et al. (2009, s. 215), övriga värden från Boverket (2010).
3.1.7 Ventilationssystem och luftomsättning
Genom tiden har småhus konstruerats med olika typer av ventilationssystem. I Boverkets rapport (2010) finns statistik på vilken typ av ventilationssystem som är vanligast för de olika typhusen. Statistiken stämmer inte riktigt överens med vad som angetts på energideklarationerna för småhus. Då energideklarationerna är specifika för Uppsala kommun och statistiken gäller för alla Sveriges småhus antas ventilationssystemet som angetts på energideklarationerna motsvara det vanligaste ventilationssystemet för respektive typhus. För småhus byggda före år 1960 fram till år 1975 är självdrag det vanligaste ventilationssystemet. För typhusen byggda mellan år 1976 fram till 1995 är FTX-system det vanligaste. Typhuset som är byggt mellan 1996 fram till idag är F-system det vanligaste. Även luftomsättningen i småhusen har varierat över tiden. I Figur 8 presenteras luftomsättningen per timme för de olika typhusen (Boverket 2010, s. 72). För typhuset byggt efter 2005 baseras luftomsättningen på litteraturstudier (Björk et al. 2009) och uppskattningar (Boverket 2010). Idag finns krav på en luftomsättning på 0,5 oms./h från BBR (2013b). Med detta menas att hälften av luften i huset byts ut varje timme.
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0 20 40 60 80 100 120 -60 61-75 76-85 86-95 96-05 *06- U -vä rde [W /m 2*K] A re a [m 2/s må hu s] Area U-värde
Figur 8. Genomsnittligt värde på luftomsättningar per timme i typhusen för småhus. *Uppskattade och beräknade värden, övriga värden från Boverket (2010, s. 72).
3.2
Flerbostadshus
Flerbostadshusen har olika konstruktion beroende på när de är byggda men de
flesta som är byggda under samma tid är förvånansvärt lika (Björk, Kallstenius
Reppen 2008, s. 5). På grund av detta delas typhusen är in i grupper efter byggnadsår med samma intervall som småhusen.
3.2.1 Platta på mark/källargolv
De allra flesta flerbostadshus är byggda med en platta på marken eller med ett källargolv. En liten del av flerbostadshusen är byggda med krypgrundsbjälklag (Boverket 2010, s. 37). Därför antas att typhusen är byggda med platta på mark eller källargolv. Nedan i Figur 9 redovisas genomsnittliga areor och U-värden för dessa typer av golv.
Genomsnittligt U-värde för platta på mark/källargolv för typhuset byggt efter 2005 fram till idag antas vara desamma som för småhus för samma
byggnadsperiod. U-värdet har beräknats i VIP-Energy utifrån
konstruktionsritningar i Björk et al. (2009, s. 199). 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 -60 61-75 76-85 86-95 96-05 *06- oms./ h
Figur 9. Genomsnittliga U-värden och areor för platta på mark/källargolv för flerbostadshus för de olika byggnadsåren och typhusen.
* Uppskattade och beräknade värden, övriga värden från Boverket (2010).
Arean som presenteras i Figur 9 ska inte förväxlas med den totala golvarean för byggnaden. Den area som presenteras är ytan på klimatskalet mot marken alltså grundläggningsarean. I figuren presenteras konfidensintervall för de första fem typhusen. Konfidensintervallen baseras på information från Boverket (2010). För det yngsta typhuset presenteras inget konfidensintervall då den informationen inte finns att tillgå.
3.2.2 Total uppvärmd area (A
temp)
Även för flerbostadshus behövs genomsnittliga värden på Atemp för att utföra
vidare beräkningar. Nedan i Tabell 3 redovisas den totalt uppvärmda arean för respektive typhus. Värdena beräknas på samma sätt som tidigare beskrivet för småhus men med data från Boverket (2010, s. 35).
Tabell 3. Genomsnittliga areor (Atemp) för de olika typhusen (Boverket 2010, s. 35).
*Beräknat värde vid jämförelse med energiförbrukningen per kvadratmeter i energideklarationerna (Boverket 2013a).
Byggnadsår Atemp/typhus
-60 1 286 61-75 2 375 76-85 1 167 86-95 1 226 96-05 917 *06- 1 050
3.2.3 Ytterväggar
I Figur 10 presenteras genomsnittliga areor och U-värden för ytterväggar i de olika typhusen. För typhuset byggt efter 2005 fram till idag är det genomsnittliga
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0 100 200 300 400 500 600 700 800 -60 61-75 76-85 86-95 96-05 *06- U -vä rde [W /m 2*K] A re a [m 2/fl er bost.h us ] Area U-värde
Figur 10. Genomsnittliga U-värden och areor för ytterväggar på respektive typhus.
*U-värdet är från resultat från uppbyggnad av väggkonstruktion i VIP-Energy (Björk et al. 2009 s. 215), övriga värden från Boverket (2010).
3.2.4 Källarväggar ovan och under mark
I Figur 11 och Figur 12 redovisas genomsnittliga U-värden och areor för källarväggar ovan- respektive under marknivån.
Figur 11. Genomsnittliga U-värden och areor för källarväggar ovan marknivån för de olika typhusen. *Uppskattade och beräknade värden, övriga värden från Boverket (2010).
U-värden och areor för typhuset byggt efter år 2005 fram till idag är baserade på litteraturstudier (Björk et al. 2009) och trender (Boverket 2010) från tidigare år. Här antas att U-värdet förbättras och att arean för källarväggar ovan mark ökar samt att arean under marken minskar jämfört med tidigare års typhus.
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 -60 61-75 76-85 86-95 96-05 *06- U -vä rde [W /m 2*K] A re a [m 2/fl er bost.h us ] Area U-värde 0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 20 40 60 80 100 120 140 160 -60 61-75 76-85 86-95 96-05 *06- U -vä rde [W /m 2*K] A re a [m 2/fl er bost.h us ] Area U-värde
Figur 12. Genomsnittliga U-värden och areor för källarväggar under marknivån för de olika typhusen.
*Uppskattade och beräknade värden, övriga värden från Boverket (2010).
Inom intervallen för byggnadsår finns en variation av areor och konstruktion av källarväggarna. Detta leder till att konfidensintervallen för U-värden och areor är relativt stora för källarväggar både under och ovan marknivå.
3.2.5 Fönster
Genomsnittliga U-värden varierar inte markant mellan typhusen. Detta beror på att många av fönstren på äldre byggnader har bytts ut samt att besiktningsmän kan ha svårt att avgöra U-värde på plats. På grund av detta kan det genomsnittliga U-värdet för de äldsta byggnaderna ligga något lägre än vad som redovisas i Figur 13 (Boverket 2012, s. 40).
Figur 13. Genomsnittliga U-värden och areor för fönster på flerbostadshusens typhus.
*Beräknade värden av fönsterarea från Björk med flera (2009, s. 196) och U-värden från Pilkington
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 50 100 150 200 250 300 350 400 -60 61-75 76-85 86-95 96-05 *06- U -vä rde [W /m 2*K] A re a [m 2/fl er bost.h us ] Area U-värde 0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 50 100 150 200 250 300 350 400 -60 61-75 76-85 86-95 96-05 *06- U -vä rde [W /m 2*K] A re a [m 2/fl er bost.h us ] Area U-värde
För typhuset som byggts efter 2005 antas att treglasfönster med isolerruta ha använts, alltså samma som för småhus (Björk et al. 2009, s. 196). U-värden och annan data för fönstren är hämtat från Pilkingtons glasfakta (2012).
Även för flerbostadshus är det viktigt att känna till fördelningen av fönsterarea i olika väderstreck på typhusen. Som tidigare nämnts, används detta för att kunna beräkna mängden tillförd energi i form av solinstrålning. I Tabell 4 redovisas den antagna fördelningen av fönsterarea för de olika väderstrecken.
Tabell 4. Andel av totala fönsterarean för olika väderstreck för flerbostadshus (Boverket 2010, s. 42).
Väderstreck Söder Norr Väster Öster
Andel av total fönsterarea [%] 25 21 28 26
3.2.6 Tak
I Figur 14 presenteras genomsnittliga U-värden och areor för horisontellt vindsbjälklag hos typhusen inom kategorin flerbostadshus. Här är konfidensintervallen små, det beror på att variationen mellan takens konstruktion är liten (Boverket 2010, s. 43).
Figur 14. Genomsnittliga U-värden och areor för tak för de olika typhusen.
* Beräknade värden från VIP-Energy baserat på konstruktionsritningar i Björk et al. (2009, s. 215), övriga värden från Boverket (2010).
3.2.7 Ventilationssystem och luftomsättning
Under årens gång har flerbostadshusen byggts med olika typer av ventilationssystem. I Boverkets rapport (2010) presenteras statistik på vilket ventilationssystem som är vanligast för de olika typhusen (Boverket 2010, s. 75). På samma sätt som för småhusen stämmer statistiken från Boverket inte riktigt överens med energideklarationerna som är gjorda för Uppsala kommun. Även i detta fall antas att energideklarationerna ger den mest representativa bilden av flerbostadshusens ventilationssystem för Uppsala kommun. För flerbostadshus byggda innan år 1960 är självdrag det vanligaste ventilationssystemet. Typhusen
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0 100 200 300 400 500 600 700 -60 61-75 76-85 86-95 96-05 *06- U -vä rde [W /m 2*K] A re a [m 2/fl er bost.h us ] Area U-värde
byggda mellan 1961 fram till 1985 och från 2006 fram till idag är F-system det vanligaste förekommande. För typhuset 1986-1995 är FTX-system vanligast och för 1996-2005 är FT-system vanligast.
Luftomsättningen i ventilationen har även den varierat över tiden. I Figur 15 presenteras den genomsnittliga luftomsättningen per timme för de olika typhusen i kategorin flerbostadshus. Luftomsättningen för typhuset byggt efter år 2005 fram till idag baseras på regler i BBR. Ett ventilationssystem ska minst ha ett luftflöde på 0,35 l/s*m2 (Boverket 2012). Det luftflödet motsvarar 0,5
omsättningar per timme vid en takhöjd på 2,5 meter. Därför antas denna luftomsättning då det är det minsta rekommenderade kravet på ventilations-systemet.
Figur 15. Genomsnittligt värde på luftomsättningar per timme i typhusen för flerbostadshus. *Uppskattade och beräknade värden, övriga värden från Boverket (2010, s. 76).
4
Simuleringar i VIP-Energy
Typhusen med dess egenskaper som presenteras i kapitel 3 förs in i simuleringsprogrammet VIP-Energy. När detta genomförs gjordes vissa antaganden och förenklingar, vilka presenteras i kapitel 4.1. När typhusen byggts upp i VIP-Energy och simuleringarna körts resulterade detta i avgiven och tillförd energi för respektive typhus, vilket presenteras senare i kapitel 9.1.
4.1
Antaganden för uppbyggnad av typhus
VIP-Energy räknar primärt med U-värden vid beräkning av energitransporten. Den termiska massan i konstruktionen har liten påverkan.1 Detta gör att
konstruktionen i klimatskalets delar för typhusen inte har någon större inverkan på resultaten så länge som U-värdena för klimatskalet stämmer. För uppbyggnad av typhusen har klimatskalskomponenterna byggts upp så att U-värdet stämmer överens med det som presenteras i kapitel 3 tidigare i rapporten.
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 -60 61-75 76-85 86-95 96-05 *06- oms./ h
för att få fram ytterligare data vilket krävs för simuleringar i VIP-Energy. Exempelvis behövs g-värde och ST-värde (solenergitransmissonen), vilka finns i Pilkingtons glasfakta (2012). Andra värden som antas vid simuleringar är att glasandelen i fönstret är 80 % samt otäthetsfaktorn 0,80 l/s*m2.
I VIP-Energy delas platta mot mark/källargolv upp i sektioner. Den första sektionen är 0-1 meter från närmaste yttervägg, sektion två är 1-6 meter ifrån och den tredje är golvyta längre än sex meter från ytterväggen. För att kunna bestämma hur stor area de olika sektionerna är för respektive typhus måste förhållandet mellan längd och bredd på platta mot mark/källargolv definieras. Här antas förhållandet mellan bredd och längd till 1:1,5 vilken är samma antagande som gjorts i BETSI-studien för både flerbostadshus och småhus (Boverket 2010, s. 19 och 36).
Simuleringar i VIP-Energy beräknar värmetransmissionen och därmed U-värdet beroende på hur källarväggarna definieras. Källarväggarna delas upp i sektioner, källarväggar 0-1 meter under marknivån, 1-2 meter och längre ner än två meter från marknivån. Detta gör att U-värdet för sektionerna längre ner under marknivån sänks direkt i simuleringsprogrammet. I Boverkets rapport (2010) är U-värdet för källarväggar under mark betydligt lägre än U-värdet för källarväggar ovan mark (se Figur 4 och Figur 5 för småhus samt Figur 11 och Figur 12 för flerbostadshus). Detta beror, som tidigare nämnt, på markens förmåga att isolera väggen. Eftersom VIP-Energy tar med markens isoleringsförmåga i beräkningarna används U-värden för källarväggar ovan mark i simulering av källarväggar under mark. Däremot används arean för källarväggar under mark. För att beräkna arean (som presenteras i Figur 5 och 12) för de olika sektionerna används, som tidigare beskrivits, förhållandet 1:1,5 på bottenplattan för både småhus och för flerbostadshus.
Som tidigare nämnt bortses från övriga klimatskalsdelar så som dörrar, snedtak, stödbensväggar m.m., vid simuleringar av typhusen. Här antas att dessa komponenters bidrag till transmissionsförlusterna är så små att det inte påverkar resultaten nämnvärt.
Andra antaganden som gjorts vid simuleringar av typhusen är: - Ingen hänsyn till geometriska köldbryggor har tagits.
- Uppsala antas ha samma klimatdata som Stockholm då Uppsalas klimatdata inte är tillgänglig i simuleringsprogrammet.
- Inomhustemperaturen för typhusen inom kategorin småhus antas till 21,2 °C (Boverket 2010, s. 62) och för kategorin flerbostadshus till 22,4 °C (Boverket 2010, s. 66). Dessa medeltemperaturer är de genomsnittliga inomhustemperaturerna i småhus respektive flerbostadshus i Sverige. - Vilket väderstreck en vägg är riktad mot påverkar resultatet. Här antas att
en lika stor andel av väggarna är riktade åt söder, norr, öster och väster. Detta då typhuset är en genomsnittlig byggnad och inte en befintlig sådan.
- Fönsterarean för typhusen fördelar sig enligt Tabell 2 för kategorin småhus och enligt Tabell 4 för kategorin flerbostadshus.
- Typhusen antas ha det vanligaste förekommande ventilationssystemet enligt informationen i energideklarationerna.
- För att beräkna ventilerad rumsvolym antas takhöjden till 2,5 meter. Rumsvolymen beräknas sedan genom att multiplicera takhöjden med Atemp per typhus (Boverket 2010, s. 19 & 35)
5
Befintliga bostadsbeståndet i Uppsala kommun
För att kunna använda informationen om typhusen och simuleringarna på byggnadsbeståndet i Uppsala kommun krävs information om byggnadsår för befintliga byggnader i kommunen. Detta finns på energideklarationerna. För Uppsala kommuns byggnader finns energideklarationer för 98,3 % av flerbostadshusen och 13,1 % av småhusen. Att det är en liten andel av småhusen som finns med i energideklarationerna gör det svårt att anta att fördelningen över byggnadsår skulle motsvara hela det befintliga småhusbeståndet. I rapporten från Boverket (2010, s. 19) finns en uppdelning av antalet småhus beroende av byggnadsår i Sverige. För att beräkna det totala antalet småhus för de olika byggnadsårsintervallen antas samma procentuella fördelning i Uppsala kommun som totalt i Sverige. Däremot för flerbostadshus antas fördelningen över byggnadsår vara densamma för energideklarationerna som för hela det befintliga beståndet i Uppsala kommun.
Totalt finns 31 499 småhus och 3 828 flerbostadshus i Uppsala kommun (hämtat från fastighetsregistret 2013). Det antagna antalet befintliga byggnader för olika byggnadsår presenteras i Tabell 5.
Tabell 5. Antaget antal byggnader för byggnadsårsintervallen i Uppsala kommun.
Byggnadsår Småhus Flerbostadshus
-60 11 552 1 141 61-75 8 333 1 121 76-85 5 217 686 86-95 2 567 569 96-05 1 283 197 06-idag 2 548 114 Totalt 31 499 3 828
Om data för antalet byggnader för respektive byggårsintervall (Tabell 5) multipliceras med energiförbrukningen per Atemp enligt energideklarationerna
uppvärmning i Uppsala kommun 2011 för småhus var 473 GWh och för flerbostadshus 804 GWh (Byfors & Sundberg 2014). Skillnaden mellan det beräknade värdet av energiförbrukningen, utifrån typhusen, och den verkliga förbrukningen är 15 % för småhusen och 3 % för flerbostadshusen.
6
Framtida byggnader
En utredning om befolkningsökning i Uppsala kommun har genomförts av Sweco (2013). Utredningen resulterade i två möjliga utfall beroende på hur staden Uppsala kommer att utvecklas. De två utfallen benämns ”befolkningstillväxt bas” respektive ”befolkningstillväxt hög”, vilket kommer att påverka hur många nybyggnationer av bostäder som kommer att ske. Detta betyder att för varje scenario, som presenteras senare, finns två olika resultat, vilka utgår från de olika befolkningstillväxterna. I Tabell 6 presenteras befolkningstillväxten och antal tillkommande byggnader via nybyggnation.
Tabell 6. Befolkningstillväxt samt tillkommande byggnader för olika antaganden om befolkningstillväxten (Sweco 2013). 2030 Bas Hög 2050 Bas Hög Befolkningsmängd (200 001 stycken år 2011) 249 600 274 840 283 480 340 480 Befolkningstillväxt [%] 24,8 37,4 41,7 70,2 Tillkommande småhus [Antal byggnader] 6 153 9 150 4 235 8 205 Tillkommande flerbostadshus [Antal lägenheter] 16 612 25 131 12 070 21 299 Tillkommande flerbostadshus [Antal byggnader] 903 1 366 656 1 158
Vid simuleringar i LEAP antas framtida byggnader ha den energianvändning som BBR rekommenderar i föreskrifter om ändring i verkets byggregler (2011:6). Det är okänt om/hur BBR kommer ändra kraven på energianvändning fram till 2050. För simuleringar i LEAP antas dock att byggnader byggda från idag fram till 2050 har samma energianvändning. Energianvändningen i BBR är 55 kWh/m2 för eluppvärmda byggnader och 90 kWh/m2 för byggnader som har
annat uppvärmningssätt än el (Boverket 2013b, s. 40).
7
Åtgärdsförslag
Det finns många sätt att energieffektivisera en byggnad. Exempelvis kan det ske genom tilläggsisolering eller fönsterbyte. Dessutom finns andra åtgärder som till exempel byte av belysning, justering av värmesystem, byte till energieffektivare vitvaror. Detta avsnitt presenterar de åtgärdsförslag som undersöks på typhusen. De åtgärder som presenteras delas upp i tre olika kategorier, styr- och reglertekniska åtgärder, installationstekniska åtgärder och byggnads-tekniska
åtgärder. Kategorierna är valda då det är samma kategorier som presenteras i energideklarationerna. Vad de olika kategorierna innebär och vilka åtgärder som genomförs i varje kategori presenteras nedan. Även potentialen för effektivisering presenteras för respektive åtgärd. För ytterligare specificering kring dessa värden se Bilaga 2.
Alla åtgärder baseras på åtgärdsförslagen som lämnats på energideklarationerna från Boverket (2013a) samt tidigare kunskaper inom ämnet.
7.1
Styr- och reglertekniska åtgärder
Styr och reglertekniska åtgärder innebär åtgärder som relativt enkelt kan minska bostadens energiförbrukning. Minskningen kan ske genom till exempel justering, reglering och uppdatering av styr- och reglersystem i en byggnad. Nedan presenteras vilka styr- och reglertekniska åtgärder som undersökts. Energibesparingspotentialen för typhusen genom styr- och reglertekniska åtgärder, presenteras i kapitel 9.2.1.
7.1.1 Byte av termostatventiler
Termostatventilerna ska reagera snabbt och strypa värmetillförseln till elementen när temperaturen i rummet stiger. Är ventilerna gamla bör de bytas ut för att inte värma rummet när det inte är nödvändigt. Nya termostatventiler kan sänka energianvändningen upp till 20 % (Bravida 2014). Vid byte av termostatventiler rekommenderas att injustering av värmesystem genomförs i samband med åtgärden för en ytterligare energibesparing.
7.1.2 Injustering av värmesystem
I exempelvis ett flerbostadshus kan värmebehovet i olika lägenheter skilja sig åt. Att värmebehovet skiljer sig kan exempelvis bero på att det drar från fönster eller att vindsbjälklaget är dåligt isolerat. Detta gör att den operativa temperaturen (den upplevda temperaturen) blir lägre än den faktiska inomhustemperaturen. Den vanligaste åtgärden för att undvika problemet är att den totala mängden tillsatt värme för hela byggnaden höjs.
Injustering av värmesystem innebär att mängden tillförd värme anpassas till varje lägenhet/rum så att den operativa temperaturen blir den önskade rumstemperaturen. Hur mycket energi som kan sparas via denna åtgärd beror på hur dåligt justerade värmesystemet för byggnaden är från början. Den schablonmässiga besparingen kan dock antas till 5-15 % av den totala uppvärmningskostnaden (Boverket 2013a).
reglerkurvan sänks minskar inomhustemperaturen vilket möjliggör en energibesparing. Schablonmässigt, enligt energideklarationerna (Boverket 2013a), gäller en energibesparing på 5 % per grad sänkt inomhustemperatur.
7.2
Installationstekniska åtgärder
Installationstekniska åtgärder innebär att installera komponenter i byggnaden som sänker dess energianvändning. Exempel på installationstekniska åtgärder presenteras nedan. Energieffektiviseringspotentialen har beräknats från åtgärdsförslagen i energideklarationerna som ett medelvärde för de olika byggnadsårsintervallen. Viktigt att notera är att vid viss typ av installation, exempelvis energisnål belysning eller installation av energisnåla vitvaror är att elbehovet minskar medans uppvärmningsbehovet kan öka. Potentialen för energibesparing vid genomförande av installationstekniska åtgärder redovisas i kapitel 9.2.2.
7.2.1 Installation av energisnål belysning
Denna åtgärd innebär att byta ut den befintliga belysningen mot mer energisnål sådan. Exempel på energisnål belysning är lågenergilampor, LED-lampor eller energieffektiva lysrör. LED-lampor förbrukar en bråkdel av den energi som en glödlampa förbrukar. LED-lampor har även längre livslängd, vilket innebär att kostnaden kan sänkas 90 % (Bravida 2014).
7.2.2 Byte av vitvaror i tvättstuga
Äldre modeller av vitvaror i tvättstugor drar mer energi än nödvändigt. Ett byte av tvättmaskiner och torktumlare kan vara lönsamt (Dahlström 2012, s. 26).
7.2.3 Snålspolande vattenarmaturer
Denna åtgärd innebär byte av befintliga vattenarmaturer till en energieffektiv variant med snålspolande munstycken. Dessa kan bytas ut i kök, dusch och tvättställ. Denna åtgärd kan minska vattenförbrukningen med 30 % (Dahlström 2012, s. 28).
7.2.4 Installation av värmepump
Det finns många olika typer av värmepumpar. En värmepump utnyttjar värme från exempelvis marken, berggrunden eller luften, för att värma byggnaden. En värmepump ger ca tre kWh värme från en kWh el vilket gör att exempelvis en byggnad med direktverkande el kan minska sin energiförbrukning med två tredjedelar.
7.3
Byggnadstekniska åtgärder
Byggnadstekniska åtgärder är mer omfattande än de tidigare nämnda. Oftast krävs, för att dessa åtgärder ska vara lönsamma, att de utförs i samband med en renovering. Exempelvis om fasaden ska renoveras, kan det bli mindre kostsamt då en del av investeringen kan betalas tillbaka via en potentiell energibesparing. Nedan presenteras byggnadstekniska åtgärder vars potential har beräknats
genom simuleringar i VIP-Energy om inget annat anges.
Energieffektiviseringspotentialen för respektive byggnadsteknisk åtgärd presenteras i kapitel 9.2.3.
7.3.1 Fönsterbyte
När det gäller fönster är det viktigt att komma ihåg att det inte bara är U-värdet som styr hur ”bra” ett fönster är, då även g-värdet är viktigt. Ett lägre g-värde innebär att mindre solenergi kommer in i byggnaden. Detta är viktigt att tänka på vid ett fönsterbyte eller vid nybyggnation. Som en tumregel kommer 20-30 % av en byggnads energibehov från solinstrålningen via fönstren och samma mängd energi förloras som transmissionsförluster genom fönstren. Vid ett fönsterbyte kan byggnadens energianvändning reduceras med 5-15 %. För att ett fönsterbyte ska vara lönsamt krävs då att solinstrålningen inte minskar lika mycket.2
Då de nya fönstren antas vara tätare, kan otäthetsfaktorn minskas från 0,8 l/s*m2 till 0,6 l/s*m2.3 Glasen i de nya fönstren antar ett U-värde på 0,9 W/m2*K,
g-värdet är 51 % och ST-värdet antas till 50 %. Hela fönsterkonstruktionen antas
ha ett U-värde på 1,1 W/m2*K då karmen och konstruktionen runt glaset har ett
U-värde på ungefär 1,8 W/m2*K och fönstret består till 80 % av glas.4
Typhusen har bättre U-värden på fönstren än vanliga 2-glasfönster även för de äldre byggnaderna. Detta beror på att genomsnittsfönstret är bättre då fönsterbyten redan har skett. Om en installation av en isolerruta genomförs på en byggnad med 2-glasfönster kommer resultatet bli bättre än det som presenteras. Hur detta skulle påverka potentialen presenteras i kapitel 10.
7.3.2 Installation av isolerruta
Om fönstren på en byggnad idag använder sig av traditionella 2-glasfönster finns möjligheten att installera en isolerruta i dessa. I Figur 16 visas konstruktionen för ett vanligt 2-glasfönster och i Figur 17 visas ett fönster med en installerad isolerruta. Ett vanligt 2-glasfönster har ett U-värde på ungefär 2,9 W/m2*K. Efter
installation av en isolerruta i fönstren sänks U-värdet till 1,7 W/m2*K (Pilkington
2012). En fördel med denna typ av åtgärd, istället för att byta fönster, är om byggnaden har ett kulturhistoriskt värde. Detta är också motiveringen i de fall då energideklarationerna föreslår denna åtgärd. Åtgärden påverkar inte det
befintliga utseendet av byggnaden. I dessa fall behöver inte heller karmen bytas ut, vilket ofta är fallet då hela fönster byts. Dock finns det restriktioner, själva fönstret måste vara i bra skick och konstruktionen måste hålla för den ökade tyngden som denna typ av installation innebär. Ett problem som kan uppstå med gamla fönster är att gångjärnen inte klarar av den ytterligare belastningen vilket är viktigt att ha i åtanke innan denna typ av åtgärd genomförs.
Figur 16. Traditionellt 2-glas fönster (Grundels 2013)
Figur 17. 1+2 fönster med installerad isolerruta (Grundels 2013)
Att installera en isolerruta simulerades endast på typhusen vars U-värde på fönstren var större än 2,0 W/m2*K. Var U-värdet lägre antas det inte vara en
lämplig åtgärd att genomföra. Detta innebär vidare att installation av isolerruta i befintliga fönstren simuleras endast på de typhus (för småhus och flerbostadshus) som var byggda innan år 1985. På grund av detta finns ingen beräknad potential för installation av isolerruta för typhusen byggda efter år 1986.
I simuleringar behålls otäthetsfaktorn då det endast är glaset som förändras vid åtgärden. Vid denna åtgärd är det fördelaktigt om tätningslister och liknande byts ut samtidigt. Detta är dock inget som togs med i simuleringarna. I simuleringarna antas g-värdet till 71 % och ST-värdet till 64 %.
7.3.3 Tilläggsisolering av fasad
Transmissionsförluster är en av de stora energiförlusterna på en byggnad. Dessa förluster kan minskas vid tilläggsisolering av fasaden. För att tilläggsisolering av fasaden möjligen ska bli lönsam kräv det att denna åtgärd utförs tillsammans med en fasadrenovering. Tilläggsisoleringen sker helst på utsidan, dels för att minska risken för fuktskador men även för att motverka köldbryggor. Om byggnaden är skyddad som byggnadsminne och/eller är en särskilt värdefull byggnad kan isoleringen ske från insidan (Boverket 2013a).
För att genomföra en optimal och kostnadseffektiv tilläggsisolering på en fasad krävs en utredning för varje specifikt fall, vilket egentligen är fallet för alla energieffektiviseringsåtgärder. Sambandet mellan tjocklek på isoleringen och energibesparingen är dock inte linjär. Om samma isoleringsmaterial används gäller att ju tjockare isolering i väggen, desto lägre U-värde. Den faktiska energibesparingen per millimeter isolering försämras dock allt eftersom tjockleken ökar. Kostnaderna däremot kan sägas öka linjärt med isoleringens
tjocklek (Abel Elmroth 2008, s. 205). Sambandet illustreras i Figur 18 där två väggar, med olika U-värde, tilläggsisoleras med samma tjocklek på tilläggsisoleringen. Som figuren visar kommer energibesparingen bli olika för väggarna men kostnaderna för åtgärden densamma.
På grund av detta är det svårt att bestämma en optimal tjocklek på tilläggsisoleringen för typhusen. Detta då det antas vara en medelbyggnad och därmed ska representera hela byggnadsbeståndet i Uppsala kommun.
Figur 18. Ett exempel på ”energivinsten” påverkas av den befintliga konstruktionen vid tilläggsisolering (Abel Elmroth 2008, s. 205).
Det finns även byggnadstekniska begränsningar för hur en tilläggsisolering kan utformas. För att förenkla kommer en tilläggsisolering på 200 mm (från utsidan) att simuleras för alla typhus. En tilläggsisolering på 200-300 mm antas vara en kostnadseffektiv och rimlig tjocklek (Isover 2014).
7.3.4 Tilläggsisolering av källarväggar
Alla typhusen som simulerats har källarväggar ovan och under mark. I äldre hus är ofta källarväggarna dåligt isolerade, vilket gör att en stor energimängd går förlorad via transmissionsförluster genom dem. Om fukt kommer in mot källarväggarna är en åtgärd mot detta att dränera. Förenklat kan dränering genomföras genom att gräva fram källarväggarna hela vägen ner till husgrundens bottenplatta, lägga ner en dräneringsslang och sedan gräva igen. När denna åtgärd genomförs finns möjlighet att tilläggsisolera utsidan av källarväggen då den är helt frilagd.5 Något som däremot inte är lika vanligt är att
tilläggsisolera källarväggarna ovan mark. Att genomföra tilläggsisolering från utsidan är bättre ur fuktsynpunkt än att tilläggsisolera från insidan.
Vid tilläggsisolering av källarväggar under mark sätts en platonmatta mot källarväggens utsida. På platonmattan sitter små ”knappar” som bildar en luftspalt mellan väggen och isoleringen. Detta gör att väggen kan torka även om eventuell fukt kommer in mot väggen. På plantonmattan sätts markskivor (5-12
mark.6 Vid simuleringarna läggs en isolering på 12 cm och en betongskiva på 1,5
cm till den befintliga källarväggen.
7.3.5 Tilläggsisolering av vindsbjälklag
Att tilläggsisolera vindsbjälklaget är en relativt enkel åtgärd om byggnaden har krypvind. Om så inte är fallet blir det endast aktuellt med en tilläggsisolering om en takrenovering genomförs. En tilläggsisolering på 200 mm mineralull simuleras för typhusen. Detta grundar sig på att det är detta som anges i åtgärdsförslagen i energideklarationerna (Boverket 2013a). I verkligheten kan det vara svårt att tilläggsisolera hela takarean, detta då exempelvis snedtak och andra konstruktioner kan begränsa tillgängligheten.
7.3.6 Tätning av ytterdörrar och fönster
I äldre fönster och dörrar är det vanligt att tätningslister inte finns eller att de har torkat. Detta gör att de inte fungerar som de är tänk och ett värmeläckage kan ske. Genom att ersätta eller sätta dit nya tätningslister kan läckaget undvikas. Energibesparingen varierar beroende på vilket skick tätningslisterna ursprungligen har. Energibesparingen som redovisas grundar sig på medelvärdet för energibesparingen som angetts i energideklarationerna från Boverket (2013a).
8
Scenarion
Som tidigare nämnts ska tre olika scenarion presenteras i detta projekt. Scenariona som presenteras är: referensscenario, aktörsscenario och potentialscenario. Nedan beskrivs dessa scenarion och vilka antaganden som gjorts för respektive scenario.
8.1
Referensscenario
Referensscenariot beskriver en trolig utveckling av energianvändning och klimatpåverkan. Scenariot bygger på effekterna av existerande nationell politik och EU-lagstiftning, kommunens utveckling samt Naturvårdsverkets färdplan (2013) och dess underrapporter.
I referensscenariot ingår en spontan energieffektiviseringstakt i det befintliga beståndet av bostäder på 0,4 % per år för småhus och 0,6 % för flerbostadshus. Procentsatserna baseras på Energimyndighetens utredning (Energimyndigheten 2013, s. 75). Hushållselen för byggnadsbeståndet antas öka marginellt till år 2030 och därefter vara konstant fram till år 2050.
I LEAP- modellen för Färdplan 2050 presenteras resultaten i ton CO2-utsläpp per
capita i kommunen. På grund av detta kommer vilken typ av uppvärmningssätt
